PVT метода, чији је пуни назив Физички транспорт паре, је уобичајена метода за узгој силицијум карбида (SiC)кристала под високом температуром и високим притиском. Његов основни принцип је загревање праха силицијум карбида до сублимације на температури изнад 2300℃ и у окружењу ниског притиска близу вакуума, формирајући реакциони гас који садржи гасовите компоненте као што су Si, Si2C и SiC2. Због различитих парцијалних притисака гасовите фазе компоненти Si и C формираних реакцијом сублимације чврсте фазе, стехиометријски однос Si/C варира са расподелом термичког поља. Стога је неопходно контролисати расподелу и транспорт гасовите фазе како би се осигурало да достигну специфичне положаје кристализације у комори за раст.
Да би се спречила неуређена кристализација у гасној фази која би формирала поликристални силицијум карбид, кристали силицијум карбида се постављају на врх коморе за раст. Под утицајем презасићености у гасној фази, компоненте гасне фазе ће се таложити на површини кристала и формирати монокристале силицијум карбида. Читав процес реакције се одвија у затвореној комори за раст, где су сви параметри реакционог система међусобно повезани. Било каква флуктуација услова раста утицаће на стабилност раста монокристала.
Поред тога, различите густо упаковане структуре монокристала силицијум карбида у погледу њихове кристалне оријентације доводе до различитих метода атомског повезивања и везивања, чиме се формира више од 200 кристалних облика изомера силицијум карбида. Баријера конверзије енергије између различитих кристалних облика је изузетно ниска, тако да је трансформација кристалног облика веома вероватна у PVT систему раста монокристала, што резултира неуређеним циљним кристалним облицима и различитим дефектима кристализације. Стога је неопходно користити посебну опрему за инспекцију како би се открио кристални облик и различити дефекти кристалног ингота.
Процес припреме силицијум карбида има изузетно високе захтеве, који се углавном манифестују у следећим аспектима:
- У процесу синтезе праха силицијум карбида постоји много нечистоћа из околине, што отежава добијање праха високе чистоће. Непотпуна реакција између силицијумског праха и угљеничног праха као извора реакције склона је неравнотежи у односу Si/C. Кристални облик и величина честица праха силицијум карбида након синтезе су тешки за контролу.
- У условима високе температуре изнад 2300℃ и близу вакуума, силицијум карбид пролази кроз процес трансформације „чврсто-гас-чврсто“ и рекристализације у затвореној графитној комори. Овај процес има дуг циклус раста, тешко га је контролисати и склон је дефектима као што су микротубуле и инклузије.
- Силицијум карбид обухвата преко 200 различитих кристалних облика, али производња обично захтева само један кристални облик. Током процеса раста, склона је трансформацији кристалног облика, што резултира вишетипским дефектима инклузија. Током процеса припреме, тешко је стабилно контролисати један специфични кристални облик, а баријера конверзије енергије између различитих кристалних облика је изузетно ниска, што повећава тешкоћу контроле. Контрола параметара и сродна истраживања током овог периода захтевају огромне трошкове истраживања и развоја, што је такође један од разлога за високу цену силицијум карбида који је компатибилан са прописима.
Време објаве: 03.07.2025.